Question

4．三氯化鉻是化學(xué)合成中的常見物質(zhì)，三氯化鉻易升華，在高溫下能被氧氣氧化．制備三氯化鉻的流程如圖1所示：

（1）重鉻酸銨分解產(chǎn)生的三氧化二鉻（Cr₂O₃難溶于水）需用蒸餾水洗滌，如何用簡單方法判斷其已洗滌干凈？
（2）已知CCl₄沸點為76.8℃，為保證穩(wěn)定的CCl₄氣流，適宜的加熱方式是水浴加熱（用溫度計指示溫度）．
（3）用圖2裝置制備CrCl₃時，反應(yīng)管中發(fā)生的主要反應(yīng)為：Cr₂O₃+3CCl₄═2CrCl₃+3COCl₂，則向三頸燒瓶中通入N₂的作用：
①趕盡反應(yīng)裝置中的氧氣；
②鼓氣使反應(yīng)物進入管式爐中進行反應(yīng)．
（4）樣品中三氯化鉻質(zhì)量分?jǐn)?shù)的測定：稱取樣品0.3000g，加水溶解并定容于250mL容量瓶中．移取25.00mL于碘量瓶（一種帶塞的錐形瓶）中，加熱至沸騰后加入1g Na₂O₂，充分加熱煮沸，適當(dāng)稀釋，然后加入過量2mol•L^-1H₂SO₄至溶液呈強酸性，此時鉻以Cr₂O₇^2-存在，再加入1.1g KI，加塞搖勻，充分反應(yīng)后鉻完全以Cr³⁺存在，于暗處靜置5min后，加入1mL指示劑，用0.0250mol•L^-1標(biāo)準(zhǔn)Na₂S₂O₃溶液滴定至終點，平行測定三次，平均消耗標(biāo)準(zhǔn)Na₂S₂O₃溶液21.00mL．（已知：2Na₂S₂O₃+I₂═Na₂S₄O₆+2NaI）（圖3）
①滴定實驗可選用的指示劑名稱為淀粉，判定終點的現(xiàn)象是最后一滴滴入時，藍色恰好完全褪去，且半分鐘內(nèi)不恢復(fù)原色；若滴定時振蕩不充分，剛看到局部變色就停止滴定，則會使樣品中無水三氯化鉻的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的測量結(jié)果偏低（填“偏高”“偏低”或“無影響”）．
②加入Na₂O₂后要加熱煮沸，其主要原因是除去其中溶解的氧氣，防止氧氣將I^-氧化，產(chǎn)生偏高的誤差．
③加入KI時發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為Cr₂O₇^2-+6I^-+14H⁺═2Cr³⁺+3I₂+7H₂O．
④樣品中無水三氯化鉻的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為92.5%．

Answer 1

分析 根據(jù)流程圖知，重鉻酸銨分解產(chǎn)生的三氧化二鉻（Cr₂O₃難溶于水）、氮氣和水，然后洗滌、烘干得到Cr₂O₃，在加熱條件下，在反應(yīng)器中發(fā)生反應(yīng)Cr₂O₃+3CCl₄═2CrCl₃+3COCl₂，三氯化鉻易升華，在高溫下能被氧氣氧化，為防止三氯化鉻被氧化，通入氮氣，且充入的氮氣能使反應(yīng)物進入管式爐中進行反應(yīng)；最后得到無水三氯化鉻；
（1）重鉻酸銨分解不完全，還可能含有其它可溶性雜質(zhì)；因為（NH₄）₂Cr₂O₇顯桔紅色，所以可以提供顏色來判斷；
（2）因為CCl₄沸點為76.8℃，溫度比較低，因此保證穩(wěn)定的CCl₄氣流，可以通過水浴加熱來控制其流量；
（3）氮氣不能氧化三氯化鉻且充入氮氣能使反應(yīng)物進入管式爐中進行反應(yīng)；
（4）①利用Na₂S₂O₃滴定生成I₂，I₂遇淀粉顯藍色；滴入最后一滴時，如果溶液顏色在半分鐘內(nèi)不變色，則達到滴定終點；
若滴定時振蕩不充分，剛看到局部變色就停止滴定，則會使樣品中無水三氯化鉻的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的測量結(jié)果偏低；
②溶液中有溶解的氧氣，氧氣可以氧化I^-氧化；
③Cr₂O₇^2-和I^-發(fā)生氧化還原生成碘單質(zhì)和鉻離子；
④由Cr元素守恒及方程式可得關(guān)系式2Cr³⁺+～Cr₂O₇^2-～3I₂～6Na₂S₂O₃，根據(jù)關(guān)系式計算．

解答 解：（1）因為（NH₄）₂Cr₂O₇顯桔紅色，最后一次洗滌的流出液呈無色，說明洗滌干凈，
故答案為：最后一次洗滌的流出液呈無色；
（2）因為CCl₄沸點為76.8℃，溫度比較低，因此保證穩(wěn)定的CCl₄氣流，可以通過水浴加熱來控制其流量，并用溫度計指示溫度，
故答案為：水浴加熱（用溫度計指示溫度）；
（3）氮氣不能氧化三氯化鉻且充入氮氣能使反應(yīng)物進入管式爐中進行反應(yīng)，為防止三氯化鉻被氧化且使反應(yīng)物進入管式爐中進行反應(yīng)，充入氮氣，
故答案為：趕盡反應(yīng)裝置中的氧氣；鼓氣使反應(yīng)物進入管式爐中進行反應(yīng)；
（4）①利用Na₂S₂O₃滴定生成I₂，I₂遇淀粉顯藍色，所以可以用淀粉作指示劑；滴入最后一滴時，如果溶液顏色在半分鐘內(nèi)不變色，則達到滴定終點；
若滴定時振蕩不充分，剛看到局部變色就停止滴定，則會使樣品中無水三氯化鉻反應(yīng)不完全，所以導(dǎo)致它的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的測量結(jié)果偏低；
故答案為：淀粉；最后一滴滴入時，藍色恰好完全褪去，且半分鐘內(nèi)不恢復(fù)原色；偏低；
②溶液中有溶解的氧氣，氧氣可以氧化I^-氧化，若不除去其中溶解的氧氣使生成的I₂的量增大，產(chǎn)生偏高的誤差，故加熱煮沸，其主要原因是：除去其中溶解的氧氣，防止氧氣將I^-氧化，產(chǎn)生偏高的誤差．
故答案為：除去其中溶解的氧氣，防止氧氣將I^-氧化，產(chǎn)生偏高的誤差；
③Cr₂O₇^2-和I^-發(fā)生氧化還原生成碘單質(zhì)和鉻離子，離子方程式為Cr₂O₇^2-+6I^-+14H⁺═2Cr³⁺+3I₂+7H₂O，
故答案為：Cr₂O₇^2-+6I^-+14H⁺═2Cr³⁺+3I₂+7H₂O；
④令25.00mL溶液中n（Cr³⁺），由Cr元素守恒及方程式可得關(guān)系式2Cr³⁺+～Cr₂O₇^2-～3I₂～6Na₂S₂O₃，根據(jù)關(guān)系式計算．
2Cr³⁺+～Cr₂O₇^2-～3I₂～6Na₂S₂O₃，
2                                      6
n（Cr³⁺）              0.0250mol/L×0.021L
故n（Cr³⁺）=0.0250mol/L×0.021L×$\frac{1}{3}$，所以250mL溶液中n′（Cr³⁺）=0.0250mol/L×0.021L×$\frac{1}{3}$×$\frac{250mL}{25mL}$=0.00175mol，根據(jù)Cr元素守恒可知n（CrCl₃）=n′（Cr³⁺）=0.00175mol，所以樣品中m（CrCl₃）=0.00175mol×158.5g/mol=0.2774g，故樣品中無水三氯化鉻的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為$\frac{0.2774g}{0.3g}$×100%=92.5%，
故答案為：92.5%．

點評 本題考查學(xué)生對的實驗方案原理的理解與評價、物質(zhì)組成含量的測定、滴定應(yīng)用、化學(xué)計算等，題目難度較大，理清實驗原理是關(guān)鍵，難點是（4）題計算，易錯點是基本實驗操作，題目難度中等．